CN113674166A - 一种废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于温室气体排放的核算方法技术领域，公开了一种废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法，废弃物的焚烧包括焚烧厂焚烧炉焚烧和露天燃烧，通过查阅废弃物的来源和用途，获取废弃焚烧物的种类和成分；根据废弃焚烧物的种类在云服务器中提取对应种类废弃焚烧物的资料，将提取资料存储到控制系统的数据库中；根据实地考察、卫星图像或者监控图像的信息，获取焚烧物的焚烧范围；根据获取到的焚烧物种类和焚烧量，得到焚烧物的甲烷排放因子、排放甲烷浓度和甲烷烟气量，计算甲烷的排放总量。本发明中实现了对于焚烧物总量的核算，进而对于排放量比较大的焚烧地点进行分点处理，减少温室气体排放，建立一套完整的核算体系和制度。
Description
技术领域
本发明属于温室气体排放的核算方法技术领域，尤其涉及一种废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法。
背景技术
目前：过去20年，全球甲烷排放量增加了近10％，这种强大的温室气体在大气中的浓度达到了创纪录的高水平，甲烷是一种无味气体，来自大自然和人为排放。甲烷作为一种温室气体，其单位温室效应是CO2的20多倍。根据政府间气候变化专门委员会的说法，这意味着在20年的时间里，大气中1吨甲烷对全球变暖的潜在影响与大约85吨CO2的影响相当。从100年的影响来看，1吨甲烷的作用相当于28吨CO2。全球大约1/3的甲烷排放来自天然湿地中的细菌，它们在分解有机物时产生甲烷。但是由于近代工业的发展，国内或者世界上的甲烷排放量急剧提升，而且尤其是现在的各种社会代谢物的急剧变多，焚烧炉的温度很高，甲烷基本上能烧掉，但是露天燃烧有很大的排放。另外，是因为焚烧处理在废弃物的处理方式中比例在增大，所以焚烧的甲烷也需要核算在温室气体排放总量中。所以得到了现在的甲烷排量的大幅度提升，核算一个城市或者一个区域内的甲烷排放总量是必要的，刻不容缓的一件事情，得到一个具体且真实的甲烷排放量是必要的。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)现有的废弃物焚烧处理产生的甲烷排放核算方法的精确度不高。
(2)目前的监测方法科学化不完全，而且在获取需要的参数时，选用的监测方法不够先进。
(3)目前核算时废弃物露天燃烧的活动水平数据获取困难，核算方法不是很完善。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法。
本发明是这样实现的，一种废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法，所述废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法包括：
步骤一，通过查阅废弃物的来源和用途，获取废弃焚烧物的种类；根据废弃焚烧物的种类在云服务器中提取对应种类废弃焚烧物的资料，将提取资料存储到控制系统的数据库中；
步骤二，获取实地考察、卫星图像或者监控图像的信息，对于获取的卫星图像或者监控图像的信息接收的数据经过辐射校正和几何校正，获取焚烧物的焚烧范围；
所述获取焚烧物的焚烧范围包括：
基于校正后的卫星图像进行假彩色合成；同时对校正后的卫星图像进行阈值分割；将初始二值图与假彩色合成影像进行对比，对阈值进行多次微调，得到最佳阈值，以及疑似火点分布图；
记录疑似火点分布图中疑似火点的温度特性，即亮度温度的差值；设定以当前疑似火点为中心的窗口区，在所述窗口区内除中心点外的所有背景像元中，选出既非水体也非火点的有效背景像元，统计所述有效背景像元的温度特性，并计算有效背景像元的绝对差异平均值；
选取窗口区内的背景热异常像元，并统计其温度特性；选取窗口区内的背景水体像元，并对其位置进行标记；将目标热异常像元的温度特性与背景有效像元的温度特性进行对比，将满足所述阈值条件的潜在热异常点标记为真热异常点；
基于卫星图像计算各波段的表观反射率；根据卫星的几何数据，包括像元的太阳天顶角、太阳方位角、观测天顶角以及观测方位角，由下式计算像元的散射角：
其中，θg为散射角，θs为太阳天顶角，θv为观测天顶角，
为太阳方位角，
为观测方位角；
分别经过针对目标热异常点反射率、温度特性和几何条件的阈值判别条件，筛选噪声点并将其去除，得到废弃物焚烧点火点分布图，并确定焚烧范围。
步骤三，根据获取到的焚烧物种类，得到焚烧物的甲烷排放因子、排放甲烷浓度和甲烷烟气量，计算甲烷的排放总量。
进一步，所述步骤一中，所述通过查阅废弃物的来源和用途，获取废弃焚烧物的种类，包括：
查阅某个地方某个时间进行焚烧废料的时间和焚烧废弃物的种类，得到相应的种类焚烧参数值；若得不到焚烧废弃物的种类，则根据废弃物的来源和之前的材料用途进行判断废弃物的属性，得到废弃物的近似种类和参数值。
进一步，所述控制系统包括：
数据采集模块，用于采集废弃焚烧物的各种数据信息；
数据分类模块，用于对采集的数据信息根据关键词进行分类；
数据存储模块，用于对采集的数据信息进行存储；
处理模块，用于对采集数据进行处理，并对处理后的结果进行分析；
通讯模块，用于通过数据通讯线路与监控中心进行数据通讯；
显示模块，用于通过显示终端对采集数据和处理结果进行显示。
进一步，步骤二中，所述辐射校正的具体方法包括：
采用线性变换方法对多光谱原始影像逐谱段逐像元进行相对辐射校正，输出相对辐射校正影像；
获取相对辐射校正影像成像时刻的遥感卫星多光谱相机的工作参数，基于该工作参数得到对应的辐亮度-影像DN值查找表；
根据辐亮度-影像DN值查找表，获取相对辐射校正影像中各谱段各像元所在的辐亮度-影像DN值区间；
通过分段线性插值方法计算各区间对应的绝对辐射定标系数，采用所在区间的绝对定标系数对相对辐射校正影像逐谱段逐像元进行绝对辐射校正，输出绝对辐射校正影像。
进一步，步骤二中，所述几何校正的具体方法包括：
(1)获取待校正的原始图像，将有几何畸变的待校正图像输入控制器；
(2)建立校正模型，确定图像输出范围，计算出校正图像的范围；
(3)像元几何位置变换，像元几何位置变换是通过选定的某种校正模型将像元从原始图像坐标变换到输出图像坐标；
(4)采用三次卷积法、双线性内插法和最近邻插值法对像元灰度值重采样；
(5)经过逐个像元的几何位置变换和灰度重采样后，输出校正后的图像。
进一步，步骤(2)中，所述校正模型用于定义像点坐标与地面坐标的映射关系，即输入图像与输出图像的坐标变换关系。
进一步，步骤(4)中，所述采用三次卷积法、双线性内插法和最近邻插值法对像元灰度值重采样还包括：
当输出图像阵列的任一像元在原始图像中的相应位置的坐标值不为整数时，利用在原始图像中该点附近的若干像元的灰度，并考虑这些像元对其所作的贡献和影响，进行像元灰度值重采样。
进一步，步骤(5)中，所述输出校正后的图像包括：将校正后的具有较精确地理编码的图像以规定的格式输出至文件中，即可得到几何校正处理后的图像。
进一步，步骤三中，所述根据获取到的焚烧物种类，得到焚烧物的甲烷排放因子包括：
根据获取的燃烧废弃物的种类和焚烧范围大小，由废弃物计算获得废弃物的焚烧甲烷排放因子。
进一步，步骤三中，所述计算甲烷的排放总量包括：
ECH4＝ΣEAi*EFi*EQi；
其中，EAi是关于种类为i的废弃物焚烧时排放的烟雾量，ΣEAi是对于所计算区域中的各处烟雾排放量进行汇总求和，单位为m3；EFi是种类为i的废弃物焚烧时的甲烷排放因子，单位为kg/公顷；EQi是单元面积中废弃物焚烧时的甲烷排量浓度值，单位为m3/公顷；ECH4为总的废弃物焚烧时产生的甲烷排放总量，单位为万吨；i为废弃物种类。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明中实现了对于焚烧物总量的核算，进而对于排放量比较大的焚烧地点进行分点处理，减少温室气体排放，对于核算的废弃物进行分类计算相应的甲烷排放因子或者单位面积中的排放量，提高计算的科学性和准确度，建立一套完整的核算体系和制度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法流程示意图。
图2是本发明实施例提供的控制系统的方法流程图。
图3是本发明实施例提供的辐射校正的方法流程图。
图4是本发明实施例提供的几何校正的方法流程图。
图5是本发明实施例提供的获取焚烧物的焚烧范围的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例中的废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法包括：
S101：通过查阅废弃物的来源和用途，获取废弃焚烧物的种类；根据废弃焚烧物的种类在云服务器中提取对应种类废弃焚烧物的资料，将提取资料存储到控制系统的数据库中；
S102：获取实地考察、卫星图像或者监控图像的信息，对于获取的卫星图像或者监控图像的信息接收的数据经过辐射校正和几何校正，获取焚烧物的焚烧范围；
S103：根据获取到的焚烧物种类，得到焚烧物的甲烷排放因子、排放甲烷浓度和甲烷烟气量，计算甲烷的排放总量。
通过联系相关的部门和检测机构，来查阅和得到某个地方某个时间进行焚烧废料的时间和焚烧废弃物的种类，得到相应的种类焚烧参数值，如果得不到焚烧废弃物的种类，那么根据废弃物的来源和之前的材料用途进行判断废弃物的属性，进而得到废弃物的近似种类和参数值。
根据在某个地方获取焚烧废弃物的焚烧范围，一般是通过附近监控的图像画面或者城市的卫星遥感画面。
根据获取的燃烧废弃物的种类和焚烧范围大小，由废弃物计算获得废弃物的焚烧甲烷排放因子。
通过上面的检测中心通过城市烟雾感应器感应监测获得废弃物废弃物焚烧排放的甲烷烟气量和甲烷排放的烟雾浓度值，进行计算最终的废弃物焚烧排放总量。
废弃物焚烧处理产生的甲烷排放总量的核算方法为：
ECH4＝ΣEAi*EFi*EQi；
其中，EAi是关于种类为i的废弃物焚烧时排放的烟雾量，ΣEAi是对于所计算区域中的各处烟雾排放量进行汇总求和，单位为m3；EFi是种类为i的废弃物焚烧时的甲烷排放因子，单位为kg/公顷；EQi是单元面积中废弃物焚烧时的甲烷排量浓度值，单位为m3/公顷；ECH4为总的废弃物焚烧时产生的甲烷排放总量，单位为万吨；i为废弃物种类。
如图2所示，本发明实施例中的控制系统包括：
数据采集模块，用于采集废弃焚烧物的各种数据信息；
数据分类模块，用于对采集的数据信息根据关键词进行分类；
数据存储模块，用于对采集的数据信息进行存储；
处理模块，用于对采集数据进行处理，并对处理后的结果进行分析；
通讯模块，用于通过数据通讯线路与监控中心进行数据通讯；
显示模块，用于通过显示终端对采集数据和处理结果进行显示；
如图3所示，本发明实施例中的辐射校正的具体方法包括：
S201，采用线性变换方法对多光谱原始影像逐谱段逐像元进行相对辐射校正，输出相对辐射校正影像；
S202，获取相对辐射校正影像成像时刻的遥感卫星多光谱相机的工作参数，基于该工作参数得到对应的辐亮度-影像DN值查找表；
S203，根据辐亮度-影像DN值查找表，获取相对辐射校正影像中各谱段各像元所在的辐亮度-影像DN值区间；
S204，通过分段线性插值方法计算各区间对应的绝对辐射定标系数，采用所在区间的绝对定标系数对相对辐射校正影像逐谱段逐像元进行绝对辐射校正，输出绝对辐射校正影像。
如图4所示，本发明实施例中的几何校正的具体方法包括：
S301，获取待校正的原始图像，将有几何畸变的待校正图像输入控制器；
S302，建立校正模型，确定图像输出范围，计算出校正图像的范围；
S303，像元几何位置变换，像元几何位置变换是通过选定的某种校正模型将像元从原始图像坐标变换到输出图像坐标；
S304，采用三次卷积法、双线性内插法和最近邻插值法对像元灰度值重采样；
S305，经过逐个像元的几何位置变换和灰度重采样后，输出校正后的图像。
本发明实施例中的步骤S302中，校正模型定义了像点坐标与地面坐标的映射关系，即输入图像与输出图像的坐标变换关系。
本发明实施例中的步骤S304中，当输出图像阵列的任一像元在原始图像中的相应位置的坐标值不为整数时，利用在原始图像中该点附近的若干像元的灰度，并考虑这些像元对其所作的贡献和影响，
本发明实施例中的步骤S305中，将校正后的具有较精确地理编码的图像以规定的格式输出到文件中，完成几何校正处理。
如图5所示，本发明实施例中的获取焚烧物的焚烧范围包括：
S401，基于校正后的卫星图像进行假彩色合成；同时对校正后的卫星图像进行阈值分割；将初始二值图与假彩色合成影像进行对比，对阈值进行多次微调，得到最佳阈值，以及疑似火点分布图；
S402，记录疑似火点分布图中疑似火点的温度特性，即亮度温度的差值；设定以当前疑似火点为中心的窗口区，在所述窗口区内除中心点外的所有背景像元中，选出既非水体也非火点的有效背景像元，统计所述有效背景像元的温度特性，并计算有效背景像元的绝对差异平均值；
S403，选取窗口区内的背景热异常像元，并统计其温度特性；选取窗口区内的背景水体像元，并对其位置进行标记；将目标热异常像元的温度特性与背景有效像元的温度特性进行对比，将满足所述阈值条件的潜在热异常点标记为真热异常点；
S404，基于卫星图像计算各波段的表观反射率；根据卫星的几何数据，包括像元的太阳天顶角、太阳方位角、观测天顶角以及观测方位角，计算像元的散射角；别经过针对目标热异常点反射率、温度特性和几何条件的阈值判别条件，筛选噪声点并将其去除，得到废弃物焚烧点火点分布图，并确定焚烧范围。
像元的散射角计算公式如下：
其中，θg为散射角，θs为太阳天顶角，θv为观测天顶角，
为太阳方位角，
为观测方位角。
本发明实现了高精确度废弃物焚烧处理产生的甲烷排放核算方法，和检测方法的完全科学化，而且在获取需要的参数时，选用先进的监测方法，在核算的时候将多种废弃物的种类加以区分，分别计算获取其排放因子，实现了高效率的废弃物焚烧甲烷核算方法。
本发明中实现了对于焚烧物总量的核算，进而对于排放量比较大的焚烧地点进行分点处理，减少温室气体排放，对于核算的废弃物进行分类计算相应的甲烷排放因子或者单位面积中的排放量，提高计算的科学性和准确度，建立一套完整的核算体系和制度。
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法，其特征在于，所述废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法包括：
步骤一，通过查阅废弃物的来源和用途，获取废弃焚烧物的种类；根据废弃焚烧物的种类在云服务器中提取对应种类废弃焚烧物的资料，将提取资料存储到控制系统的数据库中；
步骤二，获取实地考察、卫星图像或者监控图像的信息，对于获取的卫星图像或者监控图像的信息接收的数据经过辐射校正和几何校正，获取焚烧物的焚烧范围；
所述获取焚烧物的焚烧范围包括：
基于校正后的卫星图像进行假彩色合成；同时对校正后的卫星图像进行阈值分割；将初始二值图与假彩色合成影像进行对比，对阈值进行多次微调，得到最佳阈值，以及疑似火点分布图；
记录疑似火点分布图中疑似火点的温度特性，即亮度温度的差值；设定以当前疑似火点为中心的窗口区，在所述窗口区内除中心点外的所有背景像元中，选出既非水体也非火点的有效背景像元，统计所述有效背景像元的温度特性，并计算有效背景像元的绝对差异平均值；
选取窗口区内的背景热异常像元，并统计其温度特性；选取窗口区内的背景水体像元，并对其位置进行标记；将目标热异常像元的温度特性与背景有效像元的温度特性进行对比，将满足所述阈值条件的潜在热异常点标记为真热异常点；
基于卫星图像计算各波段的表观反射率；根据卫星的几何数据，包括像元的太阳天顶角、太阳方位角、观测天顶角以及观测方位角，由下式计算像元的散射角：
其中，θg为散射角，θs为太阳天顶角，θv为观测天顶角，
为太阳方位角，
为观测方位角；
分别经过针对目标热异常点反射率、温度特性和几何条件的阈值判别条件，筛选噪声点并将其去除，得到废弃物焚烧点火点分布图，并确定焚烧范围；
步骤三，根据获取到的焚烧物种类，得到焚烧物的甲烷排放因子、排放甲烷浓度和甲烷烟气量，计算甲烷的排放总量。
2.如权利要求1所述的废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法，其特征在于，所述步骤一中，所述通过查阅废弃物的来源和用途，获取废弃焚烧物的种类，包括：
查阅某个地方某个时间进行焚烧废料的时间和焚烧废弃物的种类，得到相应的种类焚烧参数值；若得不到焚烧废弃物的种类，则根据废弃物的来源和之前的材料用途进行判断废弃物的属性，得到废弃物的近似种类和参数值。
3.如权利要求1所述的废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法，其特征在于，所述控制系统包括：
数据采集模块，用于采集废弃焚烧物的各种数据信息；
数据分类模块，用于对采集的数据信息根据关键词进行分类；
数据存储模块，用于对采集的数据信息进行存储；
处理模块，用于对采集数据进行处理，并对处理后的结果进行分析；
通讯模块，用于通过数据通讯线路与监控中心进行数据通讯；
显示模块，用于通过显示终端对采集数据和处理结果进行显示。
4.如权利要求1所述的废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法，其特征在于，步骤二中，所述辐射校正的具体方法包括：
采用线性变换方法对多光谱原始影像逐谱段逐像元进行相对辐射校正，输出相对辐射校正影像；
获取相对辐射校正影像成像时刻的遥感卫星多光谱相机的工作参数，基于该工作参数得到对应的辐亮度-影像DN值查找表；
根据辐亮度-影像DN值查找表，获取相对辐射校正影像中各谱段各像元所在的辐亮度-影像DN值区间；
通过分段线性插值方法计算各区间对应的绝对辐射定标系数，采用所在区间的绝对定标系数对相对辐射校正影像逐谱段逐像元进行绝对辐射校正，输出绝对辐射校正影像。
5.如权利要求1所述的废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法，其特征在于，步骤二中，所述几何校正的具体方法包括：
(1)获取待校正的原始图像，将有几何畸变的待校正图像输入控制器；
(2)建立校正模型，确定图像输出范围，计算出校正图像的范围；
(3)像元几何位置变换，像元几何位置变换是通过选定的某种校正模型将像元从原始图像坐标变换到输出图像坐标；
(4)采用三次卷积法、双线性内插法和最近邻插值法对像元灰度值重采样；
(5)经过逐个像元的几何位置变换和灰度重采样后，输出校正后的图像。
6.如权利要求5所述的废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法，其特征在于，步骤(2)中，所述校正模型用于定义像点坐标与地面坐标的映射关系，即输入图像与输出图像的坐标变换关系。
7.如权利要求5所述的废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法，其特征在于，步骤(4)中，所述采用三次卷积法、双线性内插法和最近邻插值法对像元灰度值重采样还包括：
当输出图像阵列的任一像元在原始图像中的相应位置的坐标值不为整数时，利用在原始图像中该点附近的若干像元的灰度，并考虑这些像元对其所作的贡献和影响，进行像元灰度值重采样。
8.如权利要求5所述的废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法，其特征在于，步骤(5)中，所述输出校正后的图像包括：将校正后的具有较精确地理编码的图像以规定的格式输出至文件中，即可得到几何校正处理后的图像。
9.如权利要求1所述的废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法，其特征在于，步骤三中，所述根据获取到的焚烧物种类，得到焚烧物的甲烷排放因子包括：
根据获取的燃烧废弃物的种类和焚烧范围大小，由废弃物计算获得废弃物的焚烧甲烷排放因子。
10.如权利要求1所述的废弃物焚烧处理产生的甲烷排放的核算方法，其特征在于，步骤三中，所述计算甲烷的排放总量包括：
ECH4＝ΣEAi*EFi*EQi；
其中，EAi是关于种类为i的废弃物焚烧时排放的烟雾量，ΣEAi是对于所计算区域中的各处烟雾排放量进行汇总求和，单位为m3；EFi是种类为i的废弃物焚烧时的甲烷排放因子，单位为kg/公顷；EQi是单元面积中废弃物焚烧时的甲烷排量浓度值，单位为m3/公顷；ECH4为总的废弃物焚烧时产生的甲烷排放总量，单位为万吨；i为废弃物种类。
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